金属アルコキシドの低次元架橋による分子性ネットワークの構築

金属醇盐低维交联构建分子网络

基本信息

批准号：
13750781
负责人：
一ノ瀬泉
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、高機能ナノデバイスや単一分子情報システムの構築に向けて、分子性ネットワークの設計手法の確立を目指してきた。初めに、表面ゾルゲル法により固体表面に吸着した有機分子をチタンアルコキシドで架橋化し、その構造を種々の表面解析手法により検討した。また、Na_2SiO_3の水中での架橋反応を検討し、1本のポリマー鎖が1枚のシリケートシートで覆われたナノケーブルの作製に成功した。このケーブルの直径は、約2.5nmであり、長さは用いた高分子の分子長に対応することが、電子顕微鏡より確認された。後者のMolecular Wrappingの研究は、個別の分子機能を孤立させる手法として、幅広く展開した。蛍光色素をチタニア超薄膜でラッピングすることで、高濃度でも濃度消光されにくいナノ粒子が作製された。個々の水溶性タンパク質の回りにシリケート超薄膜を作製する技術も開発された。生体高分子のラッピングは、水溶性の糖鎖にも適用できることが明らかとなり、これを用いて、タンパク質と糖鎖との相互作用部位の検証に用いられた。以上の研究成果は、我が国の権威あるレビュー誌であるThe Chemical Recordに掲載された。本研究は、「金属アルコキシドの低次元架橋」から「金属/酸素結合のトポロジー制御」へと展開し、有機分子や高分子を含んだナノスケールの酸化物組織体の構築へと急速に展開しつつある。特に、ランタノイドイオンのオーレーションの制御による固体表面でのナノ薄膜の構造制御、水溶液中での酸化物ナノワイヤーの形成などでは新しい技術が見つかりつつある。これらの結果は、新たに「酸化物ナノ組織体」の研究へと引き継がれることが強く期待される。

本研究旨在建立一种设计分子网络的方法，用于构建高功能纳米器件和单分子信息系统。首先，通过表面溶胶-凝胶法吸附在固体表面上的有机分子与钛醇盐交联，并使用各种表面分析技术研究其结构。我们还研究了Na_2SiO_3在水中的交联反应，并成功制备了一种纳米电缆，其中一个聚合物链被一个硅酸盐片覆盖。该电缆的直径约为2.5 nm，通过电子显微镜证实该长度与所用聚合物的分子长度相对应。后者的研究“分子包裹”已被广泛开发为一种分离单个分子功能的方法。通过用超薄二氧化钛薄膜包裹荧光染料，产生了即使在高浓度下也难以猝灭的纳米粒子。还开发了在单个水溶性蛋白质周围形成超薄硅酸盐膜的技术。很明显，生物聚合物包裹也可以应用于水溶性糖链，这被用来验证蛋白质和糖链之间的相互作用位点。上述研究成果发表在日本权威评论期刊The Chemical Record上。这项研究已经从“金属醇盐的低维交联”扩展到“金属/氧键的拓扑控制”，并且正在迅速进展到包含有机分子和聚合物的纳米级氧化物结构的构建。。特别是，正在发现通过控制镧系离子的曝气来控制固体表面上的纳米薄膜结构以及在水溶液中形成氧化物纳米线的新技术。强烈期望这些成果将被推广到“氧化物纳米结构”的新研究中。